生物化学 第03章__糖类的结构与功能

1、第三章第三章 糖类的结构与功能糖类的结构与功能糖类的概念和分类糖类的概念和分类单糖的构型、结构、构象单糖的构型、结构、构象自然界存在的重要单糖及其衍生物自然界存在的重要单糖及其衍生物寡糖寡糖多糖多糖多糖代表物多糖代表物糖复合物糖复合物一、糖类的结构与功能一、糖类的结构与功能最初，糖类化合物用最初，糖类化合物用C Cn n(H(H2 2O)O)m m表示，统称碳水化合物。表示，统称碳水化合物。 鼠李糖及岩藻糖（鼠李糖及岩藻糖（C C6 6H H1212O O5 5) )、脱氧核糖（、脱氧核糖（C C5 5H H1010O O4 4) )定义：定义： 糖类是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些糖类

2、是多羟基的醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。衍生物的总称。糖类的生物学意义：糖类的生物学意义：1.1.是一切生物体维持生命活动所需是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源；能量的主要来源；2.2.是生物体合成其它化合物的基本原是生物体合成其它化合物的基本原料；料；2.2.充当结构性物质；充当结构性物质；4.4.糖链是高密度的信息载体，糖链是高密度的信息载体，是参与神经活动的基本物质；是参与神经活动的基本物质；5.5.糖类是细胞膜上受体分糖类是细胞膜上受体分子的重要组成成分，是细胞识别和信息传递等功能的参子的重要组成成分，是细胞识别和信息传递等功能的参与者。与者。糖的分类：糖的分类：糖

3、类化合物糖类化合物单糖单糖寡糖寡糖多糖多糖：不能水解的最简单糖类，是多羟基的：不能水解的最简单糖类，是多羟基的醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖）醛或酮的衍生物（醛糖或酮糖）：有：有210个分子单糖缩合而成，水解个分子单糖缩合而成，水解后产生单糖后产生单糖：由多分子单糖或其衍生物所组成，水：由多分子单糖或其衍生物所组成，水解后产生原来的单糖或其衍生物。解后产生原来的单糖或其衍生物。同多糖同多糖杂多糖杂多糖糖缀合物糖缀合物二、单糖的构型、结构、构象二、单糖的构型、结构、构象单糖有单糖有D-D-及及L-L-两种异构体两种异构体。凡在理论上可由。凡在理论上可由D-D-甘油醛衍甘油醛衍生出来的单糖皆为生出来的

4、单糖皆为D-D-型糖。型糖。单糖具有旋光性：单糖具有旋光性： D= 100tDtcLFormation of ring structures by pentoses葡萄糖的结构葡萄糖的结构多羟基醛的开环形式半缩醛吡喃糖OCH2OHOHOHOHOH15呋喃糖OCH2OHHO-CHOHOHOH14OCH2OHOHOHOH15OHOCH2OHHO-CHOHOH14OH 葡萄糖的构象船式椅式OCH2OHHOHOOHOHOCH2OHHOHOOHOHOCH2OHOHOHOHOHThe pyranose ring in chair and boat conformations三、自然界存在的重要单糖及其三、

5、自然界存在的重要单糖及其 衍生物衍生物单糖的重要单糖的重要衍生物衍生物：糖醇糖醇：较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇：较稳定，有甜味。甘露醇、山梨醇糖醛酸糖醛酸：由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸：由单糖的伯醇基氧化而得。葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸氨基糖氨基糖：糖中的羟基为氨基所取代。：糖中的羟基为氨基所取代。D-D-氨基葡萄糖氨基葡萄糖糖苷糖苷：单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）的羟基：单糖的半缩醛上羟基与非糖物质（醇、酚等）的羟基形成的缩醛。洋地黄苷、皂角苷形成的缩醛。洋地黄苷、皂角苷四、寡糖四、寡糖寡糖是少数单糖（寡糖是少数单糖（2 21010个）个） 缩合的聚合物。缩合的聚合

6、物。自然界中最常见的寡糖是双糖。自然界中最常见的寡糖是双糖。麦芽糖、蔗糖、乳糖麦芽糖、蔗糖、乳糖、纤维二糖纤维二糖五、多糖五、多糖多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。多糖是由多个单糖基以糖苷键相连而形成的高聚物。多糖没有还原性和变旋现象，无甜味，大多不溶于水。多糖没有还原性和变旋现象，无甜味，大多不溶于水。多糖的结构包括单糖的组成、糖苷键的类型、单糖的排多糖的结构包括单糖的组成、糖苷键的类型、单糖的排列顺序列顺序3 3个基本结构因素。个基本结构因素。多糖的功能：多糖的功能：1.1.贮藏和结构支持物质。贮藏和结构支持物质。2.2.抗原性（荚膜多糖）。抗原性（荚膜多糖）。3.3.抗凝血作

7、用（肝素）。抗凝血作用（肝素）。4.4.为细胞间粘合剂（透明质酸）。为细胞间粘合剂（透明质酸）。5.5.携带生物信息（糖链）携带生物信息（糖链）。六、多糖代表物六、多糖代表物天然淀粉由直链淀粉（以天然淀粉由直链淀粉（以-(1,4)-(1,4)糖苷键连接）与支链淀粉（分支点为糖苷键连接）与支链淀粉（分支点为-(1,6)-(1,6)糖苷键）组成。糖苷键）组成。淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关淀粉与碘的呈色反应与淀粉糖苷链的长度有关：链长小于：链长小于6 6个葡萄糖基，个葡萄糖基，不能呈色；链长为不能呈色；链长为2020个葡萄糖基，呈个葡萄糖基，呈红色红色；链长大于；链长大于6060个葡萄糖

8、基，呈个葡萄糖基，呈蓝色蓝色。糖原糖原又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘反应呈又称动物淀粉，与支链淀粉相似，与碘反应呈红紫色红紫色。（一）（一）淀粉与糖原淀粉与糖原（二）（二）纤维素与半纤维素纤维素与半纤维素纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一种线性的纤维素是自然界最丰富的有机化合物，是一种线性的由由D-D-吡吡喃葡萄糖基借喃葡萄糖基借-(1,4)-(1,4)糖苷键连接的没有分支的同多糖。糖苷键连接的没有分支的同多糖。微微晶束相当牢固。晶束相当牢固。半纤维素是指除纤维素以外的全部糖类（果胶质与淀粉除外）。半纤维素是指除纤维素以外的全部糖类（果胶质与淀粉除外）。（三）（三）壳多糖（几丁质）壳多

9、糖（几丁质）由由N-N-乙酰乙酰-D-D-氨基葡萄糖以氨基葡萄糖以-(1,4)-(1,4)糖苷键缩合成的同多糖。糖苷键缩合成的同多糖。比较坚硬，为甲壳动物等的机构材料。比较坚硬，为甲壳动物等的机构材料。（四）葡聚糖（四）葡聚糖是是D-D-葡萄糖以葡萄糖以-(1,6)-(1,6)糖苷键缩合为主链骨架，以糖苷键缩合为主链骨架，以-(1,3)-(1,3)和和 -(1,4)-(1,4)糖苷键构成支链，整个分子形成网状。其凝胶糖苷键构成支链，整个分子形成网状。其凝胶可用作分子筛。可用作分子筛。（五）糖胺聚糖（五）糖胺聚糖含有氨基己糖或乙酰氨基糖，也称为粘多糖。透明质酸、硫酸软骨素、肝素、七、糖复合物七、

10、糖复合物是糖类的还原端和其他非糖组分以共价键结合的 产物。（一）糖蛋白与蛋白多糖（一）糖蛋白与蛋白多糖两种不同类型苷键： N-糖苷键糖苷键（肽链上的Asn的氨基与糖基上的半缩醛羟基形成）；O-糖苷键糖苷键（肽链上的Ser或Thr的羟基与糖基上的半缩醛羟基形成）糖蛋白中寡糖链末端糖基末端糖基组成的不同决定人体的血型。 O型：Fuc（岩藻糖） A型：Fuc和GNAc（乙酰氨基葡萄糖） B型：Fuc和Gal（半乳糖）（二）糖脂与脂多糖（二）糖脂与脂多糖脂类与糖（或低聚糖）结合的一类复合糖。1.甘油醇糖脂：甘油二酯与己糖（半乳糖、甘露糖和脱氧葡萄糖）结合而成。2.N-酰基神经醇糖脂：ROCH2CHCH

11、CH=CHC13H27RNH OH（R为糖基或糖链基；R为脂肪酸链。）Stereochemistry of aldotetroses Stereochemical relationships of the D-aldoses Amylopectin, a branched glucan The ABO blood group antigens 透明质酸透明质酸核心蛋白核心蛋白连接蛋白连接蛋白Proteoglycan structure in bovine cartilage 低聚糖低聚糖N-乙酰胞壁酸基乙酰胞壁酸基N-乙酰乙酰-D-葡萄糖胺葡萄糖胺五肽横链五肽横链Bacterial cell

12、walls 6个葡萄糖基形成1个螺旋。用热水溶解淀粉时，可溶的一部分为“直链淀粉”，另一部分不能溶解的为“支链淀粉”。The secondary structure of amylose 糖原糖原# CarbonsCategory NameRelevant examples3TrioseGlyceraldehyde, Dihydroxyacetone4TetroseErythrose5PentoseRibose, Ribulose, Xylulose6HexoseGlucose, Galactose, Mannose, Fructose7HeptoseSedoheptulose9NonoseN

13、euraminic acidalso called sialic acid Carbohydrate Classifications Sucrose: prevalent in sugar cane and sugar beets, is composed of glucose and fructose through an a a-(1,2)b b-glycosidic bond. Lactose: is found exclusively in the milk of mammals and consists of galactose and glucose in a b b-(1,4) glycosidic bond. Maltose: the major degradation p